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两块完全一样的正方体铁块,把它俩贴在一起,为什么接触面不能融合,使成为一整个铁块

时间: 2022-11-25 12:01:34 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 93次

两块完全一样的正方体铁块,把它俩贴在一起,为什么接触面不能融合,使成为一整个铁块

将两个大小相同的正方体铁块完全浸没在一个盛有水的圆柱体容器中,已知圆柱的底面周长是12.56分米,当取出

2个铁块,。水面下降了4分米,一个正方体的铁块是多少立方分米
两个正方体的总体积与它们排开水的体积相等!
圆柱体的底面直径是12.56÷3.14=4(分米),半径是4÷2=2(分米);
底面积是:3.14X2²=12.56(平方分米)
排开水的体积是:12.56X4=50.24(立方分米)
一个正方体的体积是:50.24÷2=25.12(立方分米)
周长为12.56dm,可求R=2dm

故容器横截面积为4π,V正方体=4π*4/2=8πdm^3

如果两块金属在太空中接触,就会熔接在一起,为什么?

两块表面洁净的金属,在高真空度的条件下紧密贴在一起,时间久了以后就会粘合到一起,这叫做“冷焊现象”。

物理学告诉我们,原子的微观热运动,在宏观层面就是温度;热力学和量子力学都告诉我们,绝对零度不可达到,微观层面的热运动始终存在。



固体金属的原子之间由化学键连接,两块金属在高真空状态下接触,由于它们之间没有其他物质的阻碍,两侧金属的原子在热运动提供的动能下,会发生随机的漂移,然后在表面层缓慢地相互渗透和扩散,最终导致两块金属粘在一起,这就是冷焊现象。



非金属物质,不同的金属之间,也可能发生冷焊现象,主要看材料本身的延展性,以及两侧材料的相容性,接触压力等等。

在空气中的两块金属很难发生冷焊现象,这是因为空气中的金属很容易在表面生成氧化物,阻碍了金属原子的相互渗透,另外接触时由于表面不可能绝对光滑,空气中的气体分子也会阻碍金属原子的相互渗透,但是在真空中,冷焊现象将会很明显。



冷焊现象对人类有好处也有坏处,比如在1989年,美国NASA发射了伽利略号木星探测器,在离开地球时发现飞船的主天线无法完全打开,主天线一共18根,有3根无法打开,好在备用天线能用。

这导致飞船与地球之间的传输效率大打折扣,本来主天线完全打开能以每秒134K的速度向地球传送信息的,现在每秒只能传输大约1K的数据,正是因为该故障,伽利略号木星探测器不得不放弃几个预先安排好的任务,比如对木卫一的探测等等。

经过研究发现,伽利略号主天线无法完全打开的原因正是“冷焊现象”,伽利略号本定于1986年发射的,后来因为挑战号失事发射时间被推迟,经地面的多次改造和长时间的储存,折叠主天线由于冷焊现象粘在一起,导致升空后无法正常打开,经此教训之后,以后的航天器都会对可能发生冷焊的地方进行特殊处理。



现在,人们根据冷焊发生的原理,发明了各种各样的冷焊机,比如手钳冷焊机无需使用电能也能焊接,原理是施加压力把金属(铝、铜、铂、锡等等)表面积扩大,使原来阻碍焊接的保护膜破裂,然后在负载的作用下,让洁净的金属基质紧密接触并融合,实现原子层面的连接。



这种现象是存在的,在学术和技术上称为“冷焊”,虽然还不清楚人类有没有在太空中做过这样的实验,但是这样的事情却在太空中发生过。美国人发射的一架探测器曾经发生过这样的事情,这架探测器本来是要去探测几大行星的,在探测完金星水星之后,其天线旋转轴就被冷焊焊住了,没办法只好启用了备用天线,但是效率只有主天线的百分之一。

那么为什么会发生这种现象呢?其实道理也很简单,就是两块相同的金属在太空真空环境下接触的时候,其两个接触面表层的原子之间没有任何阻挡,那么在接触的时候两个表层上的原子就会相互抓住对方,使之成为一体,冷焊现象就是这样发生的。美国人的探测器之所以出现那种状况,就是因为其旋转轴的金属连接处处理的太简单,探测器的进入太空之后,经过一段时间的使用,上面的氧化层被磨掉了,在暂停使用的时候,冷焊现象就发生了。

那么这地球上为什么很少看到这种现象呢?其实主要有两个原因,首先就是金属的裸露面会迅速氧化,形成一个氧化层,这样两块金属在一块的时候,会因为氧化层的阻隔而无法发生冷焊现象,还有一个原因就是地球上空气的存在会使两块金属之间有所阻挡,所以两块金属的金属原子难以直接相连,那么冷焊现象当然就不容易发生了。

但是地球上也并不是绝对不会发生这种现象,如果两块金属的表层不氧化,并且之间没有空气等东西隔开的话,把它们放到一起挤压一下,使其接触面的原子充分的接触,也是会发生冷焊现象的。

这个现象在太空 探索 中非常重要,其实科学上有一个专有名词来形容这种现象,“冷焊”。传统的焊接需要高温将两块等待焊接的金属融化,熔融状态下的金属相互扩散、融合到一起,降温之后固化连接到一起。

冷焊则是指在常温甚至低温状态下,两块金属碰到一起后融为一体的现象。对于这种现象,费曼曾经开玩笑地形容说:因为两块金属中的原子搞不清楚自己到底属于哪一块金属,于是干脆融合到了一起。

这自然是玩笑话,原子不会有意识,但金属原子的扩散确实真实发生的。通常情况下我们观察不到这种现象,是因为地球表面充满了大气,将两块金属放到一起,他们之间还是会有隔层,例如氧化层或者空气层。这些隔层组织了金属原子的自由扩散,使得通常情况下两块金属无法自动合为一体。但在太空之中,没有氧化层和气体层的阻隔,两块金属的原子可以自由扩散,无缝衔接到一起后,于是就会发生“冷焊”现象。

这种现象对太空 探索 影响很大。例如上世纪美国发射的伽利略号木星探测器,就是由于发生了冷焊现象,造成天线无法按计划打开,信号传导大受影响。因此为了防止这种现象发生,折叠装置、传动装置之间都会使用油类或其他物质相互隔开,避免两块分离的金属靠在一起时融合到一起,影响正常功能。

求助!一道物理题!

一个质量7.9千克的正方体铁块,放在面积为10平方分米到桌面上,求他对桌面到压强?(铁的密度是7.9*10的三次方千克每平方米)
质量/密度=体积
7.9千克/(7.9*10^3千克/立方米)=1立方分米
由于铁块是正方体,所以棱长都是1分米,底面积是1平方分米
压强=压力/面积=铁块重力/底面积=79牛/0.01平方米=7900帕
单位的换算我有些记不清了,但解题思路绝对正确,你可以自己再验算一下,有助于加深理解。
这道题应该做不出来吧,因为知道了铁块的质量是7.9千克,只能求出它对桌面的压力,而要求出压强还需知道受力面积,但题目中只给出了桌面的面积,并没告诉受力面积,所以无法求出。
因为 P=F/S F=G=mg=7.9×10=79 S=10dm平方=0.1m平方
所以p=790pa
答:...
易知正方体一个面的面积是0.1平方米等于10平方分米,所以压强小于等于7.9*10(g)/0.1=790pa 因为接触面小于等于0.1平方米,它们有可能接触面没有刚好完全接触,故答案小于等于790帕
铁块的体积:V=7.9/(7.9*10^3)=10^-3立方米=1立方分米("^3"表示3次方)
因为铁块是正方体,所以可求出这个正方体的边长为1分米,其中一个任一面的表面积为1平方分米.放在10平方分米的桌上,它们的接触面积就是铁块的一个表面的面积,即:1平方分米.
铁块的重量为:mg=7.9*10=79N(设重力加速度为10)
所以压强P=mg/S=79/(1*10^-3)=79000(pa)
文章标题: 两块完全一样的正方体铁块,把它俩贴在一起,为什么接触面不能融合,使成为一整个铁块
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